Fizicienii de la MIT au creat un material revoluționar cu proprietăți inedite, capabil să conducă electricitatea fără rezistență și să prezinte un comportament metalic neobișnuit. Această descoperire deschide calea către o nouă eră în domeniul materialelor, cu aplicații potențiale de la electronica avansată până la sisteme mai eficiente de transport al energiei.
Supraconductivitatea este un fenomen remarcabil care permite anumitor materiale să conducă electricitatea fără niciun fel de rezistență. Acestea diferă de conductorii tradiționali, precum cuprul sau aluminiul, care disipează o parte din energia electrică sub formă de căldură, ceea ce duce la rezistență. Supraconductivitatea deschide calea către inovații revoluționare, în special în domeniul energiei și al electronicii, deoarece ar permite crearea unor sisteme mai eficiente, capabile să transmită cantități mari de electricitate pe distanțe lungi, fără pierderi. Supraconductivitatea este extrem de rară și greu de obținut în condiții normale. Pentru ca această proprietate să se manifeste, este nevoie de răcirea materialelor la temperaturi extrem de scăzute, apropiate de zero absolut (-273°C). La aceste temperaturi, electronii circulă liber, fără a întâlni obstacolele naturale ale rețelei atomice, ceea ce elimină orice rezistență electrică. Materialele supraconductoare au fost astfel studiate de mult timp în laborator, dar utilizarea lor zilnică a fost limitată din cauza dificultății de a menține aceste condiții extreme. În ciuda acestor constrângeri, cercetările privind materialele supraconductoare continuă, în scopul de a izola supraconductori capabili să funcționeze la temperaturi mai ridicate sau în condiții mai puțin exigente. Recent, cercetătorii de la MIT au făcut o descoperire importantă în acest sens.
Cercetătorii au creat un material format din straturi atomice ultrafine de tantal, sulf și stronțiu, care formează o structură ondulată. Aceste modele ondulate joacă un rol esențial în comportamentul materialului. În loc să se deplaseze într-un mod dezordonat, ca într-un material clasic, electronii urmează unduirile formate de aceste straturi atomice. Aceștia se deplasează astfel mai ușor prin văile ondulațiilor, unde rezistența este mai mică, și întâmpină dificultăți atunci când trebuie să traverseze crestele. Aceasta creează o conducție electrică mai controlată și direcționată. La anumite temperaturi, acest material devine supraconductor: electronii circulă fără a întâmpina nicio rezistență. În plus față de această stare excepțională, chiar și în afara supraconductivității, materialul prezintă proprietăți metalice neobișnuite, cu o conducție care variază în funcție de relieful atomic intern. Realizarea cercetătorilor de la MIT a fost prezentată într-un articol publicat în revista Nature.
Ceea ce face această descoperire și mai excepțională este că, deși este format din straturi atomice subțiri, acest cristal atinge o dimensiune suficient de mare pentru a fi manipulat fizic. Spre deosebire de alte materiale supraconductoare, care se formează în cantități mici, acesta poate fi produs în dimensiuni mari, ceea ce facilitează studiul său și permite aplicarea sa concretă în viitor.
Această descoperire este cu atât mai impresionantă cu cât materialul a fost creat în mod rațional. Folosindu-și cunoștințele în chimie și fizică, cercetătorii au fabricat în mod deliberat un material cu proprietăți specifice, fără a se baza pe noroc. Această abordare deschide calea către crearea multor alte materiale cu proprietăți intrigante. Aplicațiile potențiale sunt vaste, în special în domeniul energiei și al electronicii. Datorită proprietăților sale supraconductoare, ar putea permite fabricarea unor cabluri capabile să transporte cantități mari de electricitate fără pierderi. Aceasta ar transforma modul în care distribuim energia la scară largă și ar îmbunătăți considerabil eficiența rețelelor electrice.
Comportamentul metalic inedit al acestui material ar putea fi, de asemenea, exploatat în dispozitive electronice avansate. De exemplu, cipurile informatice care utilizează astfel de materiale ar putea funcționa mai rapid, cu o disipare termică redusă, deschizând calea către computere mai puternice și mai economice din punct de vedere energetic. Cercetătorii consideră această descoperire ca fiind un prim pas către alte inovații. Folosind aceeași abordare de proiectare, ei speră să descopere materiale și mai exotice, cu aplicații potențiale încă de neimaginat.
